纪录片《国家工程师》解说词文字稿丨第1集 江河筑梦

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《国家工程师》
第1集 江河筑梦

在中国，人们把握山河的脉动，让滚滚江水变为万家灯火。这里是白鹤滩水电站，日最大发电量可满足1.48亿人一天的生活用电。但同时，湍急的河道、陡峭易碎的山体、前所未有的巨大单机容量，也让它成为世界在建技术难度最高的水电工程。为了实现这一构想，有人在大坝两侧的山体中设计出世界最大地下洞室群，有人为它设计了世界单机容量最大的百万千瓦级水轮机，有人以微米级的精度将这些庞然大物安置于地下厂房中。他们有一个共同的称号：国家卓越工程师。

起爆倒计时，5、4、3、2、1，起爆。柱状节理玄武岩结构紧密，但开挖后如橡皮筋松开，岩石便如筷子般散开。能不能建，很多人是有些担心的，但是你没有选择对吧，别的地儿比这个还差对吧，那么只能在这个地儿建。无论是白鹤滩，还是今天的磐安项目，和岩体打交道，是张春生从业几十年来一直要面对的问题。

对岩体我们实际上大家都有一个认识的过程，一开始谁都没本事把这个区域里面的所有的大大小小的构造都摸清楚，把岩体的状况完全摸清楚。磐安这个项目地质情况比较复杂，地下厂房这一块儿，它的地质情况也很差。这边有擦痕，这不就很明显的一个擦痕在这里，这块，这就是断层错动形成的擦痕，是非常明显的。所以不能把它定义成一个节理，你看它一定是个断层，并且这个还不小。节理一般都是发育得很短很小，没有什么宽度，但是断层就不一样了，并且这个现场看的话，是一条比较大的断层。那么大规模的洞室，那么这个洞室的稳定就成问题了。

锚索再加强一下，反正你现在已经动用了锚索，25米150吨对吧，规格不要变化太多，就用这种规格就行了，间距看一眼到底怎么弄。不是系统性，就是有针对性地加一下，上排是吧，往下穿锚索。经过现场巡查，张春生与工程师们回到桌面上，商讨解决问题的办法。还是想提醒一下，就是以后再碰到这样的事儿，不光是就事论事地去解决。你就事论事的话，反正我这里又变差了，我就再补一下，那里好的没问题，你就会这么考虑问题。但是你跳出这个圈来，跳出这个点，去系统地去想的话，那可能这个事就不一样了对吧。这些措施我的意见是，不要等计算的结果，现在现场你们就可以商量一下了，具体的这个锚索怎么打，排水孔怎么设置，这个事就干好不好。

提疑问提问题这个是容易做的，但是提了这么多问题，提了这么多疑问，那么最后怎么办，总要有人来做一个最后的决策。所以我们在工程界是有句话，摇头容易点头难，这个点头的背后，实际上是一种判断，一种责任。

在白鹤滩，张春生和他的同事们通过先加固后开挖的方法，来解决柱状节理玄武岩硬脆碎的问题。我们怎么弄呢？就是说留个5米厚的保护层，先不挖，那么这个建基面上5米的这个岩石保护层先不挖它。然后在这个情况下，再进行预先锚固，用锚杆预先锚固，再给它预先灌浆，把它这一块儿加强。加强完了以后，然后把这个5米的保护层，在我们浇混凝土之前再把它挖掉，挖掉以后把混凝土迅速浇上去，再来进行二次灌浆。这个过程就比原来我们通常的处理坝基的这种过程复杂多了。

2021年5月31日，白鹤滩双曲拱坝浇筑完成。经过多种措施加固后的坝基岩体，有效承受住了来自白鹤滩300米级特高双曲拱坝带来的1650万吨水推力。从天空俯瞰，只看到切开后的鸡蛋壳般轻盈的双曲拱坝，和通过山体中的水轮发电机后流出的河水。不仅如此，张春生和他的同事们还将无处安放的发电厂房，完全放入左右两侧的山体内。364个洞室分布于峡谷两侧埋深数百米的山体中，分别容纳8台百万千瓦水轮发电机组的两个主厂房，更是装下整艘泰坦尼克号邮轮都绰绰有余。白鹤滩水电站的地下洞室群规模世界第一，地下洞室总长217千米，大约相当于上海到宁波的距离。白鹤滩水电站的成功实践，为未来中国建造更大型水电站打下坚实基础。

科学家他是去发现世界的，他会从一个简单的事情当中去发现，把它思考得很多。而工程师他是创造世界的，他最大的一个本事，或者他的一个目标，就是要把复杂的东西简单化。再复杂的东西，你分析出里面的规律，用最简单的、最可靠的、最经济、最安全的方法把它建出来，这是工程师的目标。在全球的12大电站当中，我们国家占了5座，那这个成就是非常了不起的。能够做这么多的事，实际上是这个年代的这些人的一种幸运。

当时就是说几年前颈椎出问题了，当时还挺严重的要做手术，我就觉得动手术还是觉得挺大，大夫说那没办法，你只要看手机你就走脱不出这个圈。怎么办呢，就找到一个自拍杆这么一个工具，不累，慢慢地现在我颈椎还真不疼了。就是做工作搞科研也是这样，对大多数人没办法，或者甚至这个世界上没办法的事情，但是我不一定没办法。换个办法，我换个思路跳出来，那么就有可能解决这个问题。开玩笑说我命由我不由天。

我的帽子呢？覃大清，中国水电装备制造领域知名专家，三十多年来一直工作在水轮机研究前沿，攻克世界级技术难题，曾作为总设计师主持三峡水电机组、白鹤滩水电机组等重大水利工程机组研究。水轮发电机组通常被视为水电站的“心脏”，水流要通过推动水轮发电机组中的水轮机，才能带动与之相连的发电机旋转发电，所以水轮机的设计方案，将直接影响一个水电站的发电效率和稳定性。

目前覃大清正在重点攻关扎拉水电站的水轮机转轮设计，位于西藏玉曲河流域的扎拉水电站，具有非常高的水位落差，运行时水轮机将承受相当于约两节大秦铁路重载货车以每小时210千米的时速撞击产生的能量。覃大清将为此设计世界最大的水斗式冲击式转轮，这是目前为止全世界只有中国人在探索的技术高峰。现在我们基本上都是在“无人区”上进行探索，有时候我们在超越世界，有更多的时候，我们已经开始超越我们自己。所以作为一个搞科研的人员来讲，始终有挑战，非常幸福。

2007年，覃大清他们开始白鹤滩水电站水轮机的研制工作。白鹤滩水电站因受狭窄的地形条件限制，虽然已经设计了世界最大的单体地下洞室，但总装机容量仍达不到设计要求，所以只能增加每一台机组的发电容量。最终，大家决定制造单机容量100万千瓦的水轮发电机组，比三峡机组的单机容量提升近43%。原来以为未来也就85万或者90万千瓦了不得了，那没想到的话，我们这个时候在白鹤滩上有这个需求，它要发100万千瓦电，所以这个对我们完全是超出原有的技术进步的阶梯，也叫“无人区”了。

目前扎拉转轮已经开始制造，但是覃大清并不满足于此，他还在不断寻找可以在提高效率的同时，保证更高稳定性的方法。这是世界最高水头的冲击式水轮机试验台，试验水头达到350米，将等比缩小的水轮机模型转轮放入其中，可以模拟真实水轮机的工作环境。覃大清将这种水轮机模型试验比喻为育种，用若干个小模型做测试比较，逐步得到最优数据后，才会按此等比放大生产。这样的模型，覃大清在9年间为白鹤滩设计了13个。2007年到2013年，这个时候我们叫作可行性论证，可行性通过以后，我们再进行进一步的研发，又花了5年。

在常规设计中，水轮机转轮叶片存在进水口大、出水口小的矛盾。如果想要增加单机容量，就需要增加进水口的进水量，但这同样也会加剧出水口的堵塞，导致稳定性变差。所以覃大清需要找到新的思路来解决这一矛盾。这时候我们就采用长短叶片的方式，什么意思呢？在进口的时候，它就相当于30个叶片，它对流态控制得非常好，但是在出口的话，短叶片就没有伸到出口那地方，它就不拥挤，所以它很好地解决了前面要控制、后面不拥挤的问题。

但是有些专家认为这个太冒险了，本来做100万千瓦就冒险，你又整出一个那么大机组几乎没有用过的长短叶片。因为当时我们在白鹤滩研发的时候时间非常紧，我们用两个试验台同步进行，比如说这边15个叶片，这边是15加15，30个叶片，两边在同步进行试验，用非常高的工作效率来进行研发。最终，在同台竞技中，长短叶片水轮机模型取得了优异的成绩。如今覃大清他们设计的8台长短叶片水轮机转轮，已经在白鹤滩地下厂房平稳运行将近4年，额定效率96.7%，最大功率达112万千瓦，超出原定的100万千瓦。

我们现在做一个东西并不难，难的是要做成一个高水平的东西，就是引领世界的东西。慢一些，成本高一些，相对于这个目标来讲，我觉得就显得不是那么重要了。因为我们在这里面做成了，就意味着我们向世界宣示了，我们不仅做成了100万千瓦，而且在世界上我们的性能是最好的。

冲水！扎拉转轮有关试验即将开始，试验如获成功，这些新思路将用于扎拉备品转轮的制造。作为一个搞科研的人，他永远不满足。我们中国这个水电为什么取得这些成就呢？我就觉得关键是有理想，我觉得这个太重要了。我的理想是什么？能干上三峡工程，这一辈子都值。回过头再看当年的三峡工程，那自己格局小了。干完三峡工程了，我们就能干白鹤滩，我们就能干扎拉，就是说我觉得太幸福了这一生。

位于黄河上游的青海羊曲水电站，最后一台机组顺利通过72小时试运行后，正式并网发电。刚刚结束青海羊曲水电站的正式投运仪式，吉振伟就马不停蹄地赶到位于河南的五岳抽水蓄能电站的施工现场，这里的水轮发电机组安装调试工作，就是由他所在的团队来完成的。吉振伟所在的大型水轮机安装与调试团队，一直致力于水电站水轮发电机组安装的技术攻关和创新。从中国首座百万千瓦级水电站刘家峡水电站、黄河上游第一座大型梯级水电站龙羊峡水电站、世界最大双排机布置水电站李家峡水电站，到世界最大水电站三峡工程，他们安装的都是当时全国最大的水轮发电机组。

如果说水轮发电机组是整个水电站的“心脏”，那么安装调试团队就是将这颗心脏植入体内的医生，医生技术的好坏，将直接影响这颗心脏在人体内运转的效果。吉振伟今天到五岳抽水蓄能电站施工现场，最重要的目的是监督2号机组转子的吊装，桥机司机将在40米的高空完成这一任务。本次起吊总重约476吨，由于体形过于巨大，需要两台桥机并车一起完成作业。

水轮发电机的电机部分由定子和转子组成，根据电磁感应原理，水轮机带动转子在定子中心旋转，切割磁力线，就能产生电能。所以将转子吊入定子中心，是整个安装过程中至关重要的一步，而这一步的关键是安装精度。因为转子与定子之间的间隙越小，切割磁力线产生电能的效率越高，这个间隙往往只有几厘米，但是这同时会伴随着一个巨大的施工难题，就是重达几百吨甚至上千吨的转子，在吊装过程中一旦与定子发生轻微碰撞，将造成非常严重的后果。

2019年，吉振伟所在的团队承担起白鹤滩水电站左岸8套机组的安装任务，这是他们在全球范围内首次尝试吊装百万千瓦级机组转子。精细安装，精益调试，全力打造精品百万机组。白鹤滩转子直径在16米多，并且它的转子气隙和定子气隙只有50毫米，有任何摆动，就可能造成转子和定子相蹭，相蹭之后就会造成定子损坏。白鹤滩首台转子吊装成功，为吉振伟团队日后进行大型水轮机转子吊装积累了重要经验。

起吊开始！五岳项目2号机组转子直径6.79米，定子内径仅6.85米，也就是说，它们之间仅有3厘米的气隙，这比白鹤滩还要窄40%。起吊30分钟后，转子到达定子正上方。主钩落！收到。操作人员要对转子中心位置进行精调，大车向左点动。收到。为了不引起转子的摇晃，单次调整位移必须控制在5毫米内。

对齐中心后下降正式开始，为了防止转子晃动，转子的下降速度要控制得极为缓慢，最快不会超过每分钟0.8米，过程中还要根据情况随时停下调整，这对于操作人员来说是巨大的考验。看着左手，还得往后，它要卡住了赶紧说一声，拿着我们那个防撞板，我们要有预防，万一它不平衡蹭上的话，这个人赶快喊，我这个地方蹭上了，那我们就马上再调整。一挡吗？一挡落。收到。1米的距离下降却用了1个小时，对整个团队来说，这是最漫长的1个小时。

不仅仅是转子吊装，对精度的要求贯穿整个安装调试环节中的每一环。吉振伟带领的安装团队，从白鹤滩开始正式进入“五道”时代，这意味着，像白鹤滩重达4325吨的旋转模块，在以每分钟111转速度高速旋转时，整个机组的振动和摆度均不会超过50微米。你看这不倒，不倒说明我们机组的振动还有摆度都是符合国标要求，比较好的，手放在这儿感觉不到振动和摆度。

不创新肯定是达不到，因为原来的工艺、工艺流程都改变了，原来的工艺流程可能不适应了。我们四局（中国水利水电第四工程局有限公司）这个团队，比较好的是文化氛围比较好，我们不保守，我们非常希望徒弟们都会干。白鹤滩培养的人，到五岳都当大拿了，在五岳干完都变成技术专家了，所以年轻人干得也比较开心。

2号机组转子顺利吊装，加上4号机组提前投产，团队成员三年多的辛苦工作终于看到了成果，也为新的一年带来好的开始。2024年我们共同见证了，从最开始的一波三折，到后面的发电，相对来说，我们取得了一个比较辉煌的成就。1958年我们团队成立了，我父亲干了两个水电站，就是刘家峡、龙羊峡就退休了，他从年轻干到退休就两个电站。我们现在干了多少电站？现在机组安装，一个电站我们三年，你看白鹤滩，也就十年就建好了。我老觉得我们装一个电站装一个机组，从基坑里啥也没有，给它装到发电，装上之后你就觉得像自己养了一个孩子一样，看着非常自豪。

2021年6月28日，吉振伟带领团队安装调试的白鹤滩水电站首批机组正式投产发电。此时距离覃大清开始研制白鹤滩百万千瓦级水轮机已有14年，而距离张春生所在的勘探队第一次到白鹤滩开展勘探工作正好30年。张春生回到杭州，开启更高难度的挑战；覃大清到北京，参加“央企楷模”的颁奖仪式；五岳项目部表现优异，吉振伟决定2025年的春节从小年就开始放假，一直放到正月十五，这是项目部2021年成立以来第一次长假。白鹤滩从来不是终点，工程师们与自然的谈判仍将继续，未来的他们还要让更多清洁能源走入千家万户。

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